阅读说明：本技术 一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法 (Production method of aramid fiber high-temperature-resistant framework material ) 是由 石杰 方友林 欧正清 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法,包括以下制备步骤：步骤一：获取芳纶织物；步骤二：制备浸渍液,浸渍液包括原料间二苯酚、糠醛、去离子水、烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水,浸渍液的具体制备步骤包括：首先将间二苯酚与糠醛加入到去离子水中配置成酚醛树脂溶液,再依次向酚醛树脂溶液中加入烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水制得混合液,最后将混合液放置7～9h,制得浸渍液；步骤三：预处理；步骤四：浸渍处理；步骤五：高温烘燥。本发明针对现有技术中芳纶骨架材料耐高温性能差,芳纶骨架材料与橡胶的粘结性能差等问题进行改进,本发明具有提高芳纶骨架材料的耐高温性能,提高芳纶骨架材料与橡胶的粘结强度等优点。(The invention discloses a production method of an aramid fiber high-temperature-resistant framework material, which comprises the following preparation steps: the method comprises the following steps: obtaining aramid fiber fabric; step two: preparing a steeping fluid, wherein the steeping fluid comprises raw materials of resorcinol, furfural, deionized water, caustic soda, carboxyl ethylene propylene latex and ammonia water, and the specific preparation steps of the steeping fluid comprise: firstly, adding m-diphenol and furfural into deionized water to prepare a phenolic resin solution, then sequentially adding caustic soda, carboxyl ethylene propylene latex and ammonia water into the phenolic resin solution to prepare a mixed solution, and finally, standing the mixed solution for 7-9 hours to prepare an impregnation solution; step three: pre-treating; step four: dipping treatment; step five: and (5) drying at high temperature. The invention improves the problems of poor high temperature resistance of the aramid framework material, poor adhesive property of the aramid framework material and rubber and the like in the prior art, and has the advantages of improving the high temperature resistance of the aramid framework material, improving the adhesive strength of the aramid framework material and rubber and the like.)

一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法

技术领域

本发明涉及芳纶骨架材料技术领域，尤其涉及一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法。

背景技术

芳纶织物熔点高、耐受温度高，因此常用于高温工况环境中，芳纶骨架材料是以芳纶织物作为基材，通过将芳纶织物浸入浸渍液中进行改性然后高温烘燥制成。

现有的浸渍液通常采用常规的胶乳粘合剂，如丁吡胶乳、丁苯胶乳、天然胶乳等，通过在常规的胶乳粘合剂中加入间苯二酚-甲醛树脂溶液配制而成，常规的胶乳粘合剂在常温状态下能够保证芳纶骨架材料与橡胶材料之间的粘结性能，但当温度超高150℃后，这种粘结性能会迅速下降，芳纶骨架材料与橡胶之间会出现分离现象，并且芳纶骨架材料在高温环境中的伸长率较大，从而导致芳纶骨架材料与橡胶的复合物易发生形变，影响使用。

针对以上技术问题，本发明公开了一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法，本发明使用羧基乙丙胶乳作为粘合剂，这种胶乳具有粘结强度高、耐高温性能好等优点，从而使本发明具有提高芳纶骨架材料的耐高温性能，提高芳纶骨架材料与橡胶的粘结强度等优点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法，以解决现有技术中芳纶骨架材料耐高温性能差，芳纶骨架材料与橡胶的粘结性能差等技术问题，本发明具有提高芳纶骨架材料的耐高温性能，提高芳纶骨架材料与橡胶的粘结强度等优点。

本发明通过以下技术方案实现：本发明公开了一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法，包括以下制备步骤：

步骤一：获取芳纶织物，将芳纶纤维送入编织机中进行编织，得到芳纶织物；

步骤二：制备浸渍液，浸渍液包括原料间二苯酚、糠醛、去离子水、烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水，浸渍液的具体制备步骤包括：

首先将间二苯酚与糠醛加入到去离子水中配置成酚醛树脂溶液，酚醛树脂溶液的含固量为6～8.5％；

再依次向酚醛树脂溶液中加入烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水制得混合液；

最后将混合液放置7～9h，制得浸渍液；

羧基乙丙胶乳包括原料不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、乳化剂、引发剂、电解质、乙烯、丙烯、去离子水和PH缓冲剂；

步骤三：预处理，对芳纶织物进行预处理，除去芳纶织物表面附着的杂物；

步骤四：浸渍处理，将步骤三得到的芳纶织物浸渍浸渍液；

步骤五：高温烘燥，将步骤四得到的芳纶织物送入烘烤箱内高温烘燥，得到芳纶耐高温骨架材料。

进一步的，为了提高浸渍液的使用效果，步骤二中，间苯二酚的含固量为100％，糠醛的含固量为20～30％，羧基乙丙胶乳的含固量为50～60％。

进一步的，为了提高浸渍液的使用效果，步骤二中，浸渍液中各原料的重量份组分为：

进一步的，为了提高羧基乙丙胶乳的耐高温性能以及粘结性能，步骤二中，羧基乙丙胶乳中各原料的重量组分为：

不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸，不饱和羧酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯三者中的一种或多种，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或者两者的混合物，电解质为氯化钾、碳酸钾和碳酸钠中的一种或多种，PH缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的一种或多种；

羧基乙丙胶乳的具体制备步骤为：

首先将不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、乳化剂、引发剂、电解质、乙烯、丙烯和去离子水加入到聚合釜中进行自由基乳液聚合，聚合时间为3～5h；

然后将PH缓冲剂加入到聚合釜中调节PH为6～9，制备羧基乙丙胶乳。

进一步的，为了更好的除去芳纶织物表面的短绒和灰尘等杂物，步骤三中，预处理的具体步骤为：

首先将芳纶织物浸入蒸馏水中并来回晃动3～5分钟；

然后将芳纶织物从蒸馏水中取出并放置于100～120℃的环境中烘干。

进一步的，为了让浸渍液充分浸透芳纶织物，提高浸渍效果，步骤四中，浸渍处理的具体步骤为：将浸渍液加入到浸胶液槽中，然后通过牵引机构牵引芳纶织物在浸渍液中行进，芳纶织物的行进速度为0.2～0.4m/s。

进一步的，为了提高高温烘燥的效果，步骤五中，高温烘燥的温度为200～220℃，高温烘燥的时间为4～6min。温度较低以及烘燥时间较短时，芳纶织物不能完全烘干，温度较高以及时间较长时，芳纶织物已被损坏。

本发明具有以下优点：本发明使用三元乙丙胶乳作为粘合剂，三元乙丙胶乳具有粘结强度高、耐高温性能好等优点，从而提高了芳纶骨架材料的耐高温性能，同时提高了芳纶骨架材料与橡胶的粘结强度。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

实施例1公开了一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法，包括以下制备步骤：

步骤一：获取芳纶织物，将芳纶纤维送入编织机中进行编织，得到芳纶织物；

步骤二：制备浸渍液，浸渍液包括原料间二苯酚、糠醛、去离子水、烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水，间苯二酚的含固量为100％，糠醛的含固量为20％，羧基乙丙胶乳的含固量为50％，浸渍液中各原料的重量份组分为：

浸渍液的具体制备步骤包括：

首先将间二苯酚与糠醛加入到去离子水中配置成酚醛树脂溶液，酚醛树脂溶液的含固量为6％；

再依次向酚醛树脂溶液中加入烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水制得混合液；

最后将混合液放置7～9h，制得浸渍液，放置7～9h是为了让混合液中的各原料充分反应；

羧基乙丙胶乳包括原料不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、乳化剂、引发剂、电解质、乙烯、丙烯、去离子水和PH缓冲剂，羧基乙丙胶乳中各原料的重量组分为：

不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸，不饱和羧酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯三者中的一种或多种，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或者两者的混合物，电解质为氯化钾、碳酸钾和碳酸钠中的一种或多种，PH缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的一种或多种；

羧基乙丙胶乳的具体制备步骤为：

首先将不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、乳化剂、引发剂、电解质、乙烯、丙烯和去离子水加入到聚合釜中进行自由基乳液聚合，聚合时间为3～5h；

然后将PH缓冲剂加入到聚合釜中调节PH为6，制备羧基乙丙胶乳；

步骤三：预处理，对芳纶织物进行预处理，除去芳纶织物表面附着的杂物，预处理的具体步骤为：

首先将芳纶织物浸入蒸馏水中并来回晃动3～5分钟；

然后将芳纶织物从蒸馏水中取出并放置于100～120℃的环境中烘干；

步骤四：浸渍处理，将步骤三得到的芳纶织物浸渍浸渍液，浸渍处理的具体步骤为：将浸渍液加入到浸胶液槽中，然后通过牵引机构牵引芳纶织物在浸渍液中行进，芳纶织物的行进速度为0.2m/s；

步骤五：高温烘燥，将步骤四得到的芳纶织物送入烘烤箱内高温烘燥，得到芳纶耐高温骨架材料，高温烘燥的温度为200～220℃，高温烘燥的时间为4～6min。

本发明使用三元乙丙胶乳作为粘合剂，三元乙丙胶乳具有粘结强度高、耐高温性能好等优点，从而提高了芳纶骨架材料的耐高温性能，同时提高了芳纶骨架材料与橡胶的粘结强度。

实施例2

实施例2公开了一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法，包括以下制备步骤：

步骤一：获取芳纶织物，将芳纶纤维送入编织机中进行编织，得到芳纶织物；

步骤二：制备浸渍液，浸渍液包括原料间二苯酚、糠醛、去离子水、烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水，间苯二酚的含固量为100％，糠醛的含固量为24％，羧基乙丙胶乳的含固量为53％，浸渍液中各原料的重量份组分为：

浸渍液的具体制备步骤包括：

首先将间二苯酚与糠醛加入到去离子水中配置成酚醛树脂溶液，酚醛树脂溶液的含固量为6.8％；

再依次向酚醛树脂溶液中加入烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水制得混合液；

最后将混合液放置7～9h，制得浸渍液，放置7～9h是为了让混合液中的各原料充分反应；

羧基乙丙胶乳包括原料不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、乳化剂、引发剂、电解质、乙烯、丙烯、去离子水和PH缓冲剂，羧基乙丙胶乳中各原料的重量组分为：

不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸，不饱和羧酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯三者中的一种或多种，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或者两者的混合物，电解质为氯化钾、碳酸钾和碳酸钠中的一种或多种，PH缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的一种或多种；

羧基乙丙胶乳的具体制备步骤为：

首先将不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、乳化剂、引发剂、电解质、乙烯、丙烯和去离子水加入到聚合釜中进行自由基乳液聚合，聚合时间为3～5h；

然后将PH缓冲剂加入到聚合釜中调节PH为7，制备羧基乙丙胶乳；

步骤三：预处理，对芳纶织物进行预处理，除去芳纶织物表面附着的杂物，预处理的具体步骤为：

首先将芳纶织物浸入蒸馏水中并来回晃动3～5分钟；

然后将芳纶织物从蒸馏水中取出并放置于100～120℃的环境中烘干；

步骤四：浸渍处理，将步骤三得到的芳纶织物浸渍浸渍液，浸渍处理的具体步骤为：将浸渍液加入到浸胶液槽中，然后通过牵引机构牵引芳纶织物在浸渍液中行进，芳纶织物的行进速度为0.2m/s；

步骤五：高温烘燥，将步骤四得到的芳纶织物送入烘烤箱内高温烘燥，得到芳纶耐高温骨架材料，高温烘燥的温度为200～220℃，高温烘燥的时间为4～6min。

本发明使用三元乙丙胶乳作为粘合剂，三元乙丙胶乳具有粘结强度高、耐高温性能好等优点，从而提高了芳纶骨架材料的耐高温性能，同时提高了芳纶骨架材料与橡胶的粘结强度。

实施例3

实施例3公开了一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法，包括以下制备步骤：

步骤一：获取芳纶织物，将芳纶纤维送入编织机中进行编织，得到芳纶织物；

步骤二：制备浸渍液，浸渍液包括原料间二苯酚、糠醛、去离子水、烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水，间苯二酚的含固量为100％，糠醛的含固量为27％，羧基乙丙胶乳的含固量为56％，浸渍液中各原料的重量份组分为：

浸渍液的具体制备步骤包括：

首先将间二苯酚与糠醛加入到去离子水中配置成酚醛树脂溶液，酚醛树脂溶液的含固量为7.7％；

再依次向酚醛树脂溶液中加入烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水制得混合液；

最后将混合液放置7～9h，制得浸渍液，放置7～9h是为了让混合液中的各原料充分反应；

羧基乙丙胶乳包括原料不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、乳化剂、引发剂、电解质、乙烯、丙烯、去离子水和PH缓冲剂，羧基乙丙胶乳中各原料的重量组分为：

不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸，不饱和羧酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯三者中的一种或多种，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或者两者的混合物，电解质为氯化钾、碳酸钾和碳酸钠中的一种或多种，PH缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的一种或多种；

羧基乙丙胶乳的具体制备步骤为：

首先将不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、乳化剂、引发剂、电解质、乙烯、丙烯和去离子水加入到聚合釜中进行自由基乳液聚合，聚合时间为3～5h；

然后将PH缓冲剂加入到聚合釜中调节PH为8，制备羧基乙丙胶乳；

步骤三：预处理，对芳纶织物进行预处理，除去芳纶织物表面附着的杂物，预处理的具体步骤为：

首先将芳纶织物浸入蒸馏水中并来回晃动3～5分钟；

然后将芳纶织物从蒸馏水中取出并放置于100～120℃的环境中烘干；

步骤四：浸渍处理，将步骤三得到的芳纶织物浸渍浸渍液，浸渍处理的具体步骤为：将浸渍液加入到浸胶液槽中，然后通过牵引机构牵引芳纶织物在浸渍液中行进，芳纶织物的行进速度为0.3m/s；

步骤五：高温烘燥，将步骤四得到的芳纶织物送入烘烤箱内高温烘燥，得到芳纶耐高温骨架材料，高温烘燥的温度为200～220℃，高温烘燥的时间为4～6min。

本发明使用三元乙丙胶乳作为粘合剂，三元乙丙胶乳具有粘结强度高、耐高温性能好等优点，从而提高了芳纶骨架材料的耐高温性能，同时提高了芳纶骨架材料与橡胶的粘结强度。

实施例4

实施例4公开了一种芳纶耐高温骨架材料的生产方法，包括以下制备步骤：

步骤一：获取芳纶织物，将芳纶纤维送入编织机中进行编织，得到芳纶织物；

步骤二：制备浸渍液，浸渍液包括原料间二苯酚、糠醛、去离子水、烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水，间苯二酚的含固量为100％，糠醛的含固量为30％，羧基乙丙胶乳的含固量为60％，浸渍液中各原料的重量份组分为：

浸渍液的具体制备步骤包括：

首先将间二苯酚与糠醛加入到去离子水中配置成酚醛树脂溶液，酚醛树脂溶液的含固量为8.5％；

再依次向酚醛树脂溶液中加入烧碱、羧基乙丙胶乳和氨水制得混合液；

最后将混合液放置7～9h，制得浸渍液，放置7～9h是为了让混合液中的各原料充分反应；

羧基乙丙胶乳包括原料不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、乳化剂、引发剂、电解质、乙烯、丙烯、去离子水和PH缓冲剂，羧基乙丙胶乳中各原料的重量组分为：

不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸，不饱和羧酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯三者中的一种或多种，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或者两者的混合物，电解质为氯化钾、碳酸钾和碳酸钠中的一种或多种，PH缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的一种或多种；

羧基乙丙胶乳的具体制备步骤为：

首先将不饱和羧酸、不饱和羧酸酯、乳化剂、引发剂、电解质、乙烯、丙烯和去离子水加入到聚合釜中进行自由基乳液聚合，聚合时间为3～5h；

然后将PH缓冲剂加入到聚合釜中调节PH为9，制备羧基乙丙胶乳；

步骤三：预处理，对芳纶织物进行预处理，除去芳纶织物表面附着的杂物，预处理的具体步骤为：

首先将芳纶织物浸入蒸馏水中并来回晃动3～5分钟；

然后将芳纶织物从蒸馏水中取出并放置于100～120℃的环境中烘干；

步骤四：浸渍处理，将步骤三得到的芳纶织物浸渍浸渍液，浸渍处理的具体步骤为：将浸渍液加入到浸胶液槽中，然后通过牵引机构牵引芳纶织物在浸渍液中行进，芳纶织物的行进速度为0.4m/s；

步骤五：高温烘燥，将步骤四得到的芳纶织物送入烘烤箱内高温烘燥，得到芳纶耐高温骨架材料，高温烘燥的温度为200～220℃，高温烘燥的时间为4～6min。

本发明使用三元乙丙胶乳作为粘合剂，三元乙丙胶乳具有粘结强度高、耐高温性能好等优点，从而提高了芳纶骨架材料的耐高温性能，同时提高了芳纶骨架材料与橡胶的粘结强度。

将芳纶织物浸渍现有的浸渍液，即采用常规胶乳粘合剂丁吡胶乳配置的浸渍液，制备现有的芳纶骨架材料作为对比例。

分别在不同的温度下对对比例以及本发明实施例1-实施例4中的芳纶骨架材料的耐高温性能进行测试，其中芳纶骨架的耐高温性能通过高温环境下芳纶骨架材料的拉伸伸长率以及芳纶骨架材料与橡胶的粘结强度来体现，将实验测试的数据记录于下表：

表1对比例与实施例1-实施例4中芳纶骨架材料耐高温性能测试实验数据表

对芳纶骨架材料的粘结强度进行测试的步骤为：分别将对比例中的芳纶骨架材料与天然橡胶硫化制得复合物A，将实施例1制备的芳纶骨架材料与天然橡胶硫化制得复合物B，将实施例2制备的芳纶骨架材料与天然橡胶硫化制得复合物C，将实施例3制备的芳纶骨架材料与天然橡胶硫化制得复合物D，将实施例4制备的芳纶骨架材料与天然橡胶硫化制得复合物E，复合物A、复合物B、复合物C、复合物D和复合物E均呈长度为20cm，宽度为5cm的条形状，天然橡胶的厚度为2mm，分别取4个复合物A、4个复合物B、4个复合物C、4个复合物D和4个复合物C，将4个复合物A分别放置在150℃、180℃、210℃和250℃的环境中加热30分钟，将4个复合物B分别放置在150℃、180℃、210℃和250℃的环境中加热30分钟，将4个复合物C分别放置在150℃、180℃、210℃和250℃的环境中加热30分钟，将4个复合物D分别放置在150℃、180℃、210℃和250℃的环境中加热30分钟，将4个复合物E分别放置在150℃、180℃、210℃和250℃的环境中加热30分钟，观察记录复合物A、复合物B、复合物C、复合物D和复合物E中芳纶骨架材料与天然橡胶的分离情况，并记录于上表中。

对芳纶骨架材料的拉伸伸长率进行测试的步骤为：首先取20个对比例中的芳纶骨架材料平分为四组、20个实施例1制备的芳纶骨架材料平分为四组、20个实施例2制备的芳纶骨架材料平分为四组、20个实施例3制备的芳纶骨架材料平分为四组、20个实施例4制备的芳纶骨架材料平分为四组作为试样样品，上述芳纶骨架材料均呈长度为20cm，宽度为5cm的条形状，分别测量芳纶骨架材料的原长度L，然后再分别将四组对比例中的芳纶骨架材料放入150℃、180℃、210℃和250℃的环境中加热30分钟后再用10N的力拉伸10S；分别将四组实施例1中的芳纶骨架材料放入150℃、180℃、210℃和250℃的环境中加热30分钟后再用10N的力拉伸10S；分别将四组实施例1中的芳纶骨架材料放入150℃、180℃、210℃和250℃的环境中加热30分钟后再用10N的力拉伸10S；分别将四组实施例3中的芳纶骨架材料放入150℃、180℃、210℃和250℃的环境中加热30分钟后再用10N的力拉伸10S；分别将四组实施例4中的芳纶骨架材料放入150℃、180℃、210℃和250℃的环境中加热30分钟后再用10N的力拉伸10S，并记录下芳纶骨架材料拉伸后的长度M，再根据公式W＝100％*(M-L)/L分别计算芳纶骨架材料的拉伸伸长率，其中，W为拉伸伸长率，最后分别对每一组芳纶骨架材料的计算结果取平均值，结果记录于上表中。

根据实验数据看出对比例中的芳纶骨架材料在150℃以后芳纶骨架材料均与橡胶层发生分离，实施例1中的芳纶骨架材料在210℃以后芳纶骨架材料与橡胶层发生分离，实施例2中的芳纶骨架材料在250℃以后芳纶骨架材料与橡胶层发生分离，实施例3与实施例4在250℃以内芳纶骨架材料与橡胶层均不发生分离，从而可以得出，本发明实施例1-实施例4中的芳纶骨架材料相比于对比例中的芳纶骨架材料与橡胶层的粘结强度更高，通过实验数据看出，本发明实施例1-实施例4制备的芳纶骨架材料相比于对比例中的芳纶骨架材料在高温的环境中拉伸伸长率更低。

综上所述，本发明实施例1-实施例4中采用羧基乙丙胶乳作为胶乳粘合剂配制浸渍液，羧基乙丙胶乳具有更加优异的粘结性能和耐高温性能，相比于丁吡胶乳等常规胶乳粘合剂，对芳纶骨架材料表面的改性效果更好，芳纶骨架材料在高温环境下与橡胶的粘结强度更高，且在高温环境下芳纶骨架材料的拉伸伸长率更低，从而显著提高了芳纶骨架材料的耐高温性能。